شبكة ال GSM

شبكة الGSM
ما معنى
GSM ?
كلمة GSM أختصار لـ Global System for Mobile Communication و إذا اردنا

ان نترجمها حرفيا الى العربيفهي تعني النظام العالمي للأتصال المتحرك (الجوال), و هي الشبكة الحاليه المتوافقةالمواصفات في جميع بلدان العالم .
كيف تعملشبكة ال GSM ?
مقدمة

:
هذاالقسم سوف نشرح فيه كيفية عمل شبكة ال GSM , هذه الكيفيه متوافقه للشبكات التي تعملعلى تردد 900 ميغا هيرتز GSM900 او التي تعمل على 1800 ميغا هيرتز GSM1800 او 1900ميغا هيرتز GSM1900 لان البنيه التحتيه للشبكة بالضبط متشابهه .
أجزاء الشبكة :
لكى تفهم كيفية عمل شبكة ال GSM من الضروري عليك ان تعرف مكونات الشبكة , والتي تتكون من عدة أجزاءتعمل مع بعضها , هيا بنا لنتعرف على هذه الأجزاء:
1- المحطة المتحركة Mobile station ,
وهي عباره عن جزئين

الهاتف المتحرك (الجوال) و يسمى ME Mobile Equipment
البطاقة الذكيه ( الشريحه ) و تسمى SIM Subscriber Identity Module
2- النظام الفرعي للمحطة أساسيه **** Station SubSystem
و هي عبارة عن مجموعه من :
المحطات الفرعيه BTS **** Terminal Station
وتسمى ايضا **** Transceiver Stationاو ما يعرف بالهوائيات و القنواتالمتواجده في الميدان , ال BTS يحتوي على جهاز الارسال/الاستقبال الذي يعرف لناالخاليه التي سوف تعطي جهاز الموبايل (الجوال) اشارة الراديو التي سوف يرسل ويستقبل عليها , ال BTS مربوط مع ال BSC الذي سوف نشرحه لاحقا .
يجب علينا اننرتب ال BTS’s بشكل يمكنا من تكوين خلايا .كل BTS يخدم خلية ,اى مكان على سطح الارضيمكن ان يغطى بخليه او عدة خلايا . ان ابعد نقطة يستطيع ان تغطيها وحدة ال BTS تقريبا 8 كم و تكون عادة في الاماكن الخارجيه الغير مزحومه مثل القرى او ضواحيالمدن .
ال BTS النموذجي يغطي زاويه قدرها 120 درجه , اذا نحتاج الى 3 BTS’s لتغطية 360 درجة .
مراقب المحطات الفرعيه BSC **** Station controllers
و هيالتي تدير موارد اتصال الراديو ل BTS واحد او عدة BTS’s, تتعامل مع اعداد قناةالراديو , و نظام قفز (وثب ) الترددات frequency Hopping و التسليم من خليه لاخرىبمعنى اعطاء الموبايل (الجوال) تردد جديد عندما يغير خليته او موقعه Handovers , فياكثر الاحيان سوف تجد BSC و عدة BTS’s في نفس الموقع , لنقل على سطح احدى البنايات .

 

 

 

 

3- محطة النظام الفرعي للشبكة NSS Network Station SubSystem
و هو يعتبرالعقل للشبكة , و تكمن فيه انظمة الفواتير و خدمة توجيه الاتصال الى الشبكات المرادتحقيق الاتصال معها … الخ
فالكثير ممن يعيشون بيننا الان يستخدمون وسيلة الاتصال بل ويحملوها معهم حيثما ذهبوا ليقوم احدهم بإستخدام وضغـط مجموعة من الازرارلطلب مجموعة من الارقام تختص برقم خط شخص ما محدد دون غيرة من الاشخاص الاخرين وفىأماكن ما قد تبعد بينهم الاف الاميال او الكيلو مترات فيتم الإتصال فيما بينهما فىاقل من جزء من الثانية الواحدة لتبادل الحديث فيما بينهم – كيف تم هذا؟!! من الجديربالذكرأنة لم يخطر ببال احد لحظة ما واحدة او يفكركيفما تمت عملية الاتصال وبهذةالسرعة الفائقة ؟!! كى نضع تفسيرآ علميآ عمليآ مبسطآ ليـتـثـنى من خلا لة معرفةكيفية اتمام ذالك الا تصال عليك ان تتخيل شكل هيكلى لشجرة بها مجموعات من الاوراقوالافرع الرئيسية والافرع الثانوية لتلك الشجرة لكل ورقة منها ترتيبآ برقـم معـينخاص بها دون سا ئرغيرها من الاوراق ولافرع تلك الشجرة ارقام خاصة بها دون سائرغيرها من الافرع الرئيسية والافرع الثانوية حيث تحتاج تلك الاوراق لوصول الماءاليها من الارض – فـإذا تم إختيار ورقة محددة من تلك الاوراق لمعرفة وتبين كيفيةوصول الماء اليها من الارض لإكتشفنا بديهيآ ان الماء يتخذ ويسلك مسارآ محددآ للوصوللتلك الورقة المختارة بواسطة وعبر جذور وجذع تلك الشجرة , ثم الفرع الرئيسى من ذالكالجذع ، ثم الفرع الثانوى من ذالك الفرع الرئيسى والمؤدى الى تلك الورقة المحددةحيث نلاحظ ان الماء سلك واتخذ مسارآ هيكلى متتالى الترتيب وايضآ قد مر واتخذ وسطآليمر من خلا لة وسرعة معينة مرتبطة بزمن ليشكل مسارآ هيكلى للمرور والوصول إليهاونتبين أن الماء فى هذا المثال التخيلى يماثل ويناظرالاشارات والاوامرالالكترونية signals التى تعتمدعلىعمليةالاتصال
.
الاوامر ORDERS
– الاوامر تكونمتتالية لتكون مسارآ هيكلى للوصول الى الهدف المطلوب .
ومن السابق يتضح انعملية الاتصال هى مجموعة من الاوامر المتتالية الترتيب والتى تتخذ وتكون مسارآمحددآ للوصول لهدف محدد والتى تسير وتعمل بواسطة تيار كهربى وتحمل على موجات ترددية frequency waves لتكتسب سرعتها فى الانتشار عبر اسلاك wire أو موجات لاسلكية wireless frequency وعبر بوابات منطقية للوصول لأمر محدد لفتحة وتشغيلة بعد تكوينمسارة بواسطة مجموعة الارقام الخاصة بخط معين والتى تتمثل فى الرقم الهاتفى subscriber number ( رقم المشترك ) دون سائر غيرة من الاوامر حيث تقوم الدوائرالمنطقية الالكترونية بعملها كبوابات لتشغيل الامر المطلوب وهكذا حيث تتكرر تلكالعملية فى كل مرة يتم فيها الضغط على مفتاح معين لتكوين باقى المسارالهيكلى بواسطةمجموعة الارقام التى تتمثل فى رقم الخط التليفونى أو الهاتفى ( رقم المشترك ).
هذا الشكل الهيكلى التخيلى هو مسار مجموعة مكونة من الاوامر المتتاليةالمفتوحة التى تشكل مسارآ من ذالك الهيكل للوصول لهدف محدد من الاوامر الاخرى التىتليها وتنتمى الى ما قبلها من الاوامر الثانوية والتى تنتمى بدورها الى ما قبلها منالاوامر الرئيسية
فإن كل أمر من تلك الاوامر يحتوى على الاوامر من الرقم (0) الى الرقم ( 9 ) لنحصل فى النهاية على تكوين وبناء هيكلى منظم ذو سعة تكفى أعدادهائلة من الخطوط ، وبناء على ما تقدم نتبين أن
عملية الا تصال تتم عن طريقمجموعة من الاوامرالكودية المحددة المتتالية بالترتيب إذا ما أجرينا إتصالآ دوليآأو محليآ داخل الدولة لتكون على النحوالتالى .
1- الامر الخاص بالكود الدولى ( 00 أو + ). 2- الاوامر الخاصة بكود الدولة والمدينةالمرادة . 3- الامر الخاص بكودالزيرو ( المباشر) إذا كان الاتصال محليآ داخل الدولة للا تصال بمشترك فى إحدىمحافظاتها . 4- الاوامر الخاصة بكود المحافظة. 5- الاوامر الخاصة بكودالسنترال اوالبدالة الهاتفية المسئولة عن المناطق المنشأة فيها. 6- الاوامر الخاصة بكودالتسلسل الرقمى للمشتركين من الرقم( —- ) الى الرقم ( —- ) فمثلآ إذا كانالسنترال ذو سعة 60 الف خط فإن التسلسل الرقمى للمشتركين يبدا من الرقم (00000) الىالرقم (60000).
7- أمر كود المشترك المحدد المنحصر ما بين الرقم(00000) والرقم (60000) .
اى ان كود الدولة + كود المدينة + كود السنترال + كود التسلسل الرقمىلسعة السنترال او البدالة الهاتفية تمثل ( رقم الخط المطلوب ) لتشكل مسار مفتوحمنها لبناء هيكلى منظم من مجموعات كبيرة جدآ من الاكواد إذا كان الاتصال دوليآوبالمثل فإن كود المحافظة + كود السنترال + كود التسلسل الرقمى يمثل رقم الخطالمطلوب إذا كان الا تصال محلى داخل الدولة .
لكن الامرالتشغـيلى لفتح مسارالهدفلم ينتهى بعـد عند هذا الحد من الوصول لا تمام عملية الا تصال فلابد أن تخضع مساراتالاوامر تلك الى وسط أو وسيلة إنتقال تسير من خلالها حيث تحمل الاوامر والموجاتالصوتية audio والموجات المرئية على موجات ترددية اعـلى منها لتكتسب خواصهاوسرعـتها فى الا نتتشار ليتم تعـديلها modulation وكشفها detector وإستخلاصها فيمابعـد كوسيلة إنتقال عـبر موجات لاسلكية wireless waves تبث فى الفضاء space بواسطةالا قـمارالصناعـية satellite stations او موجات الميكروويف microwave ( موجاتعالية التردد ) أوشبكة إتصال ارضية والتى تتمثل فى النحو التالى: 1- الكارتاتالالكترونية ووحدات الذاكرةmemories وخطوط ربط المواصلة ومحطات ربط الفايبر fibre بواسطة كابلات فايبر الليزر ( كابلات من الفايبر جلاس اى الالياف الضوئية لنقل شعاعالليزر المحمل بالمعلومات المراد نقلها فى ان واحد ) حيث تنتقل الاشارة التليفونية signal من جهاز تليفون الطالب call الى السنترال الذى يتبعة خلال كوابل نحاسية الىمحطة الارسال tx station فى صورة اشارة سمعـية لتمر تلك الاشارة الى المعـدلاتالرقمية ثم الى المجمع الذى يحتوى على عدد من الخطوط ذات تردد منخفض على خط واحدبتردد اعلى ثم الى المرسل الضوئى بمحطة الارسال tx station لتحويلها لاشارة ضوئيةلتمر وتنتقل عبر كوابل الالياف الضوئية fibre cabe ( لحمل شعاع الليزر ) والتىتعتمد على خصائص إنتشار الضوء فى الالياف الضوئية لمسافات بعيدة لمحطة الاستقبال rx stationالمقابلة بسنترال آخر لتمر الاشارة بالكاشف الضوئى وكاشف التجميع ثم كاشفالتعديل الرقمى لإعادتها الى إشارات سمعـية audio من جديد لتنتقل عبر وحدات التجارب test- ثم الى غرف التفتيش عن اللحامات والتوصيلات ومجمعات الكوابل 3- الكابينة 4- البكس 5- جهاز تليفون المشترك للخط المطلوب subscriber telephone.
لتتم عمليةالاتصال فيما بينهم لتبادل الحديث أو المعلومات بصورة مبسطة وفائقة السرعة وتناظرهاتطبيقات أخرى مفيدة .
تطبيقات للاوامر(المخططات الهيكلية)
المخططات الهيكليةتتمثل فى
1- العناوين ADDRESS .
مثال – تحديد عنوان هدف لسرعة الوصول الية .
حيث يمكن الوصول للهدف المطلوب على النحو التالى كالا تى :
1- الدولة 2- المحافظة 3- المدينة او الحى او المنطقة 4- الشارع الرئيسى 5- الشارع الفرعى 6- رقمالعقار 7- رقم الطابق 8- رقم المنزل . ……. وهكذا حتى الوصول للهدف .
2- قواعد البيانات والمعلومات DATA .
مثال – سرعة الوصول الى ملف أو مستند أوصور أومحاضرة أو موضوع.
حيث يمكن الوصول لموضوع محدد على سبيل المثال كالاتى 1- المصدر 2- تاريخ الاصدار 3- رقم العدد 4- الباب 5- الفصل 6- الموضوع أو المحاضرة أو الدرس. …… وهكذا حتى الوصول للهدف.
3- الإ تصالات COMMUNICTIONS
مثال – غايةالسرعة الفا ئقة للإ تصال بمواقع الا نترنت أو بخط شخص محدد .
حيث تتم عملية الاتصالات فى لحظات وبسرعة فا ئقة عن طريق مجموعة من الاوامرالكودية المحددة المتتاليةلمخطط هيكلى لتشكل مسارآ محددآ يمثل رقم خط أو موقع بريد الكترونى خاصبمشترك.
ملاحظة :- كل هذه الاوامر المتتالية تخضع الى اعمال فنية وتركيبات إنشائية لتحقيق سرعة الوصول الى الهدف المطلوب لعملية الا تصال فلابد من توافر شبكةإتصال وهى إما لاسلكية wireless أو
عن طريق محطات الاقمار الصناعية satellite stationsأو محطات الميكروويف microwave stationsأو الشبكات الارضية
التشفير – الترميز CODE
يمكن الدخول على أنظمة المعلومات والإ تصالات لإستراق السمع أوالمعلومات عـبر إتصال هاتفى أو شبكات الانترنت أو المحطات المخصصة لاهداف عديدةومتنوعة وإقتضت الضرورة وضع نظم وبرامج حماية لدى كل من المرسل والمسقبل المرادحماية او تخصيص نظام الاتصال لديهم وهى عبارة عن شفرة كودية طويلة من مساراتالاوامرالمتتالية السابقة الذكر بواسطة برامج سوفت وير software وتركيبات إنشائيةمثل أجهزة الاستقبال reciiever التى تقوم بفك الشفرة decoder لفتح مسار امر محدد معمحطة المرسل بواسطة بطاقات card ذو شريحة الكترونية رقيقة او كروت رقمية والتىتنتشر إنتشارآ واسعآ فى مجال الاتصالات الهاتفية وتنقسم الشفرة الكودية المكونة منمسارات الاوامر المتتالية الى جزئين 1- جزء منها معـلن general يمكن للمتدخل أنيعرفة تمامآ ولايمكنة الاستفادة منة 2- جزء خاص جدا top in secret غير معـلن لايعرفة سوى متبادلى المعلومات أو الحديث .
لكى نتخذ تشبيهآ مبسطآ توضيحيآ علىسبيل المثال فقط لتنفيذ عملية التشفير ولما كانت الاوامر المتتالية تمثل رقم خط أوموقع إنترنت محدد لمخطط هيكلى لفتحة والدخول علية حيث تتخذ شكل اشارات كهربية ذاتتردد تناظر سرعتة فى الانتشار عبر وسط ناقـل لتلك الاشارات أو الترددت المنخفضةالتى تحمل على تردد واحد أعلى منها فإننا بذالك وبعد مرحلة الكشف detection عنالترددات الاصلية المنخفضة بعد تحويلها واستخلاصها مرة أخرى لطبيعتها الاصلية بعدمرحلة الكشف نكون قد وصلنا الى أن عملية التشفير والتحويل تمت عن طريق إضافة وتحميلمجموعات من الاشارات أو الاوامر الخاصة ( الجزء الخاص الغير معلن ) والتى تمثل كودخط معين خاص على إشارة واحدة لتردد أعلى منها ( الجزء العام المعلن ) وبذالك نكونقد اطلنا عملية التشفير ليتم تقسيمها الى جزئين معلن وخاص فهناك تطبيق عملى مناظريوضح نوعآ بسيط من أنواع عملية التشفير وهو المركزات.